6月28日的福建平潭外海域，隨著(zhù)白鶴灘號海上風(fēng)電安裝平臺等設備的協(xié)同配合，3支123米超長(cháng)16兆瓦海上風(fēng)機葉片完成吊裝，當前世界最大的海上“大風(fēng)車(chē)”開(kāi)始迎風(fēng)旋轉。

　　123米，是約40層樓的高度，如此長(cháng)的葉片能同時(shí)容納300個(gè)成年人并肩站在上面。機組葉輪直徑達到252米，相當于6架C919客機首尾相連，掃風(fēng)面積相當于7個(gè)足球場(chǎng)。

　　除了長(cháng)，風(fēng)機葉片的內部主梁結構首次采用碳纖維材料，重量減輕了20%。此外，這款葉片96%以上的材料實(shí)現了國產(chǎn)化，擁有100%的自主知識產(chǎn)權……超長(cháng)葉片的這些“過(guò)人之處”，為我國風(fēng)電技術(shù)走向國際市場(chǎng)打下了堅實(shí)的基礎。

　　定制化設計風(fēng)機葉片

　　世界上沒(méi)有完全相同的兩片樹(shù)葉，也沒(méi)有完全相同的兩組風(fēng)機葉片。因為海域不同，風(fēng)況各異，葉片翼型也各具特色。

　　“風(fēng)機的葉片負責捕獲風(fēng)能并將風(fēng)力傳送到轉子軸心。葉片的翼型設計、結構形式，直接影響機組的性能和功率。因此需要針對不同地區的風(fēng)資源特點(diǎn)，對葉片進(jìn)行定制化設計?！毙陆痫L(fēng)科技股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)金風(fēng)科技)研發(fā)中心葉片結構工程師袁淵告訴科技日報記者。

　　在福建省福州市平潭縣，16兆瓦風(fēng)機葉片的面內風(fēng)速每秒差異最高可達5至10米，極端運行陣風(fēng)(EOG)較國際電工委員會(huì )(IEC)標準超出50%。為了將風(fēng)資源評估得更精準，金風(fēng)科技的研發(fā)團隊將國外的多源觀(guān)測資料融合技術(shù)與國內首創(chuàng )的虛擬測風(fēng)技術(shù)相結合，兩套技術(shù)系統觀(guān)測的結果互為參考，實(shí)現了對風(fēng)資源數據的準確評估。

　　評估之后，動(dòng)輒百米的葉片在真實(shí)環(huán)境下進(jìn)行測試已然不可行，仿真模擬成為關(guān)鍵的替代方式。利用金風(fēng)科技自主研發(fā)的“風(fēng)匠”仿真平臺，風(fēng)場(chǎng)的物理現象可以實(shí)現高保真度和高精度的還原，風(fēng)機葉片與機組載荷也可以實(shí)現高準確度的模擬，讓工程師可以實(shí)時(shí)調整風(fēng)機葉片的翼型，尋找安全運行前提下最合適的氣隙余量邊界，實(shí)現最優(yōu)設計。

　　掌握自主制造知識產(chǎn)權

　　在江蘇省鹽城市，123米長(cháng)的風(fēng)機葉片在經(jīng)歷5道大工序、數百道小工序、歷時(shí)22天后，從模具靜置車(chē)間誕生。

　　就在1個(gè)月前，葉片的主腹板還躺在鋪陳車(chē)間，由人工完成繁瑣的鋪陳工序，而后進(jìn)行真空灌注。當腹板完成灌注之后，被放于兩塊主梁之間，形成一個(gè)完整的“工”字梁結構。袁淵表示，首先讓兩塊主腹板與大腹板工裝相連，確保主腹板的位置和間隙能夠滿(mǎn)足設計的要求，再連接主腹板與主梁，使主腹板起到支撐主梁的作用。

　　16兆瓦風(fēng)機葉片特有的大厚度翼型設計，與傳統的差值翼型大有不同?！捌涓玫慕Y構友好性，會(huì )帶來(lái)更高的機組可靠性；大肚子的鈍尾緣設計，能夠延緩流動(dòng)分離，提高葉片升力，帶來(lái)更好的發(fā)電性能……”袁淵告訴記者，這種獨立知識產(chǎn)權的全新翼型，具有高升力、高顏值、高穩定性，能夠滿(mǎn)足機組12到17兆瓦以上的額定功率要求。

　　2022年7月19日，國際風(fēng)電整機巨頭維斯塔斯的碳纖維主梁葉片拉擠工藝專(zhuān)利到期，中國碳纖維風(fēng)機葉片在破除專(zhuān)利障礙后迎來(lái)規?；圃鞜岢?。彼時(shí)，16兆瓦風(fēng)機葉片的研制正在攻堅，借助新的發(fā)展形勢，制造團隊選用碳纖維作為主梁材料，采用后掠設計，合理利用了超長(cháng)柔性葉片的彎扭耦合效應，在降低約3%的葉根極限載荷的同時(shí)，葉片的重量相對傳統葉片降低了20%以上，大大減輕了葉片的吊裝和運輸難度。

　　在葉片研發(fā)與制造階段，盡管維斯塔斯的碳纖維拉擠工藝專(zhuān)利到期，但核心的灌漿技術(shù)專(zhuān)利仍在保護期內。灌漿是葉片主腹板制造的關(guān)鍵一步，要讓樹(shù)脂漿液逐步均勻分布在葉片的每個(gè)角落，需要精巧的線(xiàn)路設計與精細的灌注工藝。為了避免專(zhuān)利侵權，風(fēng)機研制團隊更換技術(shù)路線(xiàn)，形成自己的灌漿技術(shù)專(zhuān)利，保障了葉片在技術(shù)工藝上擁有100%的自主知識產(chǎn)權。(科技日報 記者 何亮)